[发明专利]一种便携式土壤水分原位采集器

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种土壤水分采集装置，具体涉及一种便携式土壤水分原位采集器，属于土壤实验与水样采集测试技术领域，适于不同生境中土壤环境监测、生态系统管理等研究中土壤水分的采集。尤其适用于环境条件恶劣的高寒草地，如冻原、高寒湿地、高寒草甸、高寒草原等多种不同研究区的土壤水分采集。

背景技术

土壤水分是存在于土壤空隙或吸附在土壤颗粒上的水，分布在地表面以下至潜水面以上的土壤层中，是土壤重要的物质组分和土壤肥力的重要影响因子，是植物与土壤微生物生长发育的重要物质基础和生态环境因子。土壤水分是地球环境中水循环这一自然传送带链条中的一个关键环节，是地球环境物质循环和能量传递的重要载体，也是自然界水资源的重要组成部分。土壤水分的组成、数量等状况与土壤的理、化、生性质及其理、化、生过程密切相关。作为水循环的重要环节与地球化学循环的重要载体和媒介之一，土壤水分也是地球化学、地质矿产、植物营养与墒情等研究中的一项重要内容。土壤水分研究是土壤学、环境学、生态学、水文学、地质学、地理学、农学等学科研究中的一个重要方面，而土壤水分的采集则是土壤水分研究的基础。

土壤水分在地面以下土壤间隙中，没有河湖自然水体那么便捷。测量土壤水分含量的方法很多：传统的方法有烘干称重法、中子仪法、热分散传感法是通过测定土壤温度的变化对热脉冲的响应进而测得土壤水张力而得出土壤水含量；目前最常用的新方法有时域反射仪(TDR)法、张力计法、简化电阻块法、干湿计法、远红外遥感法、高频电容传感法、伽马射线衰减法、湿度计法、电磁技术等。

很多时候仅知道土壤水分含量是远远不够的，往往还需要了解土壤水分的物质组成，比如，土壤水分中的某些同位素可有效示踪土壤水的来源、分布和运移等问题；通过监测土壤水分中某些可能与环境污染或者当地的地质环境有关的含量异常元素，可以有效地指导地方病防治；通过检测土壤水分中的微生物含量可以了解土壤的营养状况等。但目前因受到土壤水取样方法的限制，土壤水分的地球化学研究进展缓慢。所以，便捷的土壤水取样装置和方法的显得尤为重要和迫切(肖德安，王世杰.土壤水研究进展与方向评述[J].生态环境学报2009，18(3)：1182-1188)。近年关于土壤水分采集的专利有不多，如申请号为200520110649.5的专利)，但土壤水分采集过程中的湿润地区泥沙堵塞与干旱地区土壤水分较少采集器壁粘的相对影响较大是土壤水分采集中大难题，既能防止泥沙淤塞又能降低采样器壁粘的土壤水分采样装置鲜有报道。

发明内容

本发明针对土壤水分采集中常见的采集设备堵塞、壁粘、容易扰动天然的土壤环境、采样不纯等问题，提供一种高效省力低成本的土壤结构微损的便携式土壤水分采集装置。该装置可用于土壤学、环境学、生态学、水文学、地理学等基础学科的野外土壤气体采集。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：

材料：硬管、堵头、管帽、不锈钢网、防水乳胶、气压计、气阀、导气管、涡卷形弹簧、丝线。

组成：本土壤水分采集装置竖向自下而上由管帽、栅网进水口、采集仓、地面护套、自制浮子水位计、抽水管、抽水管水阀、堵头、气阀和导气管组成，其中栅网进水口由内向外为5层：采集仓内管管壁筛状支护层、内层不锈钢网支护层、细纱过滤夹层、外层不锈钢网支护层和集气室外管管壁筛状支护层；地面护套处设计有自制浮子水位计、带有水阀的抽水管；堵头上配有导气管以及气阀，用于抽真空。本发明所述土壤空气采集装置的尺度、规格与层次结构的层数根据具体研究略有不同，取决于研究目的。

采集仓底端用管帽封闭，采集仓内、外管由耐高压、适应高低温度变化的惰性硬管(钢质、陶瓷、硬塑料等，考虑轻便与成本因素，PP-R或PVC管为宜)制成，内管内壁和外管外壁涂一层防水乳胶，以有效降低壁效应，同时进水口的管壁钻孔设计成外高内低倾斜状，便于水分进入；进水口上、下缘到地面护套的高度，即代表采样点的深度范围；栅网进水口下缘到采样器底部部分即储水室，其具体高度根据采样土壤部位的土壤水分含量高低可适当调节。

采集管另一端由堵头密封，堵头上固定一带有气阀的导气管，在采集器地面部分设有地面护套、抽水管和自制水位计。附属部件有真空泵、土钻。